定置式机车滚动试验台微机控制系统的研究

摘要

定置式机车滚动试验台是模拟铁道线供机车试运转的大型现代试验装置，它可以模拟再现机车在铁路线上运行的各种工况环境。而且，在滚动试验台上试运时，可以对试运机车进行实时的技术检测和状态监测，及时地对试验机车进行调整及标定，完成在实际铁路线上行驶所难以达到的试验研究。 本论文设计一种定置式机车滚动试验台的微机控制系统。目前，定置式机车滚动试验台多为机械同步方式。本论文结合现场实际要求，提出采用电同步方案，采用晶闸管-直流电机调速系统(简称V-M系统)实现控制思想。将对试验台的控制分为两步：基准测功电机控制和同步调速测功电机控制。基准测功电机控制系统保证试验台的加载符合机车牵引阻力特性；同步调速测功电机控制系统保证试验台各轨道轮同步运转以符合实际运行状况。同时，为了保障测功电机建立所需要的磁场及安全运行的要求，还增加了励磁控制系统。将微机控制技术引入到机车滚动试验台的设计中来，既取代了复杂的控制器装置，又简化了控制电路。除了设计控制系统的强电电路、弱电电路外，还研究了PID控制规律，并且对控制方案进行了仿真。 本方案本着方便实际运用的宗旨，在实际试验时，试验台不用与机车发生任何直接的信号交流，以避免临时接线。本设计方案不仅适用于建造新的试验台，而且适用于改造旧有的试验台。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1机电控制系统概述

1.2机车定置滚动试验台介绍

1.3机车滚动试验台常见控制系统介绍

1.4本试验系统方案介绍

第2章试验台主电路方案设计

2.1试验台主电路方案

2.2主电路关键元器件技术要求

第3章测控电路设计与控制器设计原理

3.1控制方案总体介绍

3.2电流、电压信号检测电路

3.3测功电机转矩、转速信号检测电路

3.4电压信号输出电路

3.5工业控制计算机选型

3.6控制器设计原理

3.6.1 PID数字控制器的设计

3.6.2数字PID控制器的参数整定

3.6.3前馈控制器设计

第4章励磁控制系统设计

4.1励磁系统的控制原理

4.2信号通道的标定

第5章同步调速测功电机控制系统设计

5.1测功电机各参数间的数学关系

5.2测功电机的开环数学模型

5.3测功电机开环传递函数中各参数的确定

5.4测功电机开环传递函数中各参数的估算

5.5建立同步调速测功电机闭环控制系统

5.6同步调速测功电机控制系统控制器设计

5.7同步调速测功电机控制系统的仿真与分析

5.8信号通道的标定

第6章测功电机计算转矩的计算

6.1机车运行阻力计算

6.2测功电机的计算转矩计算

第7章基准测功电机控制系统设计

7.1建立基准测功电机开环数学模型

7.2建立基准测功电机闭环控制系统

7.3基准测功电机控制系统控制器设计

7.4基准测功电机控制系统的仿真与分析

第8章系统的抗干扰措施和软件结构

8.1硬件抗干扰措施

8.2软件抗干扰措施

8.3控制系统的软件结构

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文